高考物理核心高頻考點(diǎn)專題備考實(shí)驗(yàn)06 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（解析版）

實(shí)驗(yàn)06驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律●注意事項(xiàng)1.安裝打點(diǎn)計時器時要豎直架穩(wěn),使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦力。2.重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料。3.應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計時器正常工作后,再松開紙帶讓重物下落。4.紙帶長度選用60cm左右為宜,應(yīng)選用點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量。5.速度不能用vn=gtn或vn=2g?n計算,速度應(yīng)從紙帶上直接測量計算。同理,重物下落的高度h,也只能用刻度尺直接測量,而不能用hn=12gtn●誤差分析1.減小測量誤差:一是測下落距離時都從0點(diǎn)量起,一次將各點(diǎn)對應(yīng)的下落高度測量完,二是多測幾次取平均值。2.誤差來源:由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功,故動能的增加量ΔEk=12mvn2必定稍小于重力勢能的減少量ΔEp【典例1】[常規(guī)實(shí)驗(yàn)——驗(yàn)證單個物體機(jī)械能守恒]某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。

(1)甲同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，將電火花計時器固定在鐵架臺上，把紙帶的下端固定在重錘上，紙帶穿過電火花計時器，上端用紙帶夾夾住，接通電源后釋放紙帶，紙帶上打出一系列的點(diǎn)，所用電源的頻率為50?Hz，實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計時器打下的第一個點(diǎn)，紙帶連續(xù)的計時點(diǎn)A、B、C、D至第1個點(diǎn)O的距離如圖中所示。已知重錘的質(zhì)量為1.00?kg，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8?m/s2，從起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過程中，重錘重力勢能的減少量ΔEp=________J，重錘動能的增加量ΔEk=________J(2)乙同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)裝置測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。他打出了一條紙帶后，利用紙帶測量出了各計數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計時器打下的第一個點(diǎn)的距離?，算出了各計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v，以?為橫軸，以v2為縱軸畫出了如圖丙所示的圖線，由于圖線明顯偏離原點(diǎn)，若測量和計算都沒有問題，其原因可能是________________________；乙同學(xué)測出該圖線的斜率為k，則可算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=________(用含k的表達(dá)式回答)，該結(jié)果應(yīng)________(填“大于”“等于”或“小于”)【答案】(1)5.50；5.45；在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重錘下落的過程中機(jī)械能守恒；

(2)先釋放重錘，后接通電源；?k【解析】(1)重錘重力勢能的減少量為：ΔEP=mg?C=1.00×9.8×0.561J≈5.50J，重錘的動能增加量為：ΔEK=12mvC2【典例2】[常規(guī)實(shí)驗(yàn)——驗(yàn)證多個物體機(jī)械能守恒]用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證質(zhì)量分別為m1、m2的物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。質(zhì)量為m2的物體從高處由靜止開始下落，質(zhì)量為m1的物體上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。如圖乙所示是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出，計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。已知m1=50g，m2=150g。(g取10m/(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個操作步驟：A.按照圖甲所示的裝置安裝器件B.將打點(diǎn)計時器接到直流電源上C.先釋放質(zhì)量為m2D.測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離E.根據(jù)測量的結(jié)果，分別計算系統(tǒng)減少的重力勢能和增加的動能其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是

(填選項(xiàng)對應(yīng)的字母);(2)在紙帶上打下計數(shù)點(diǎn)5時的速度v=

m/s(打點(diǎn)頻率為50Hz);(3)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動能的增量△Ek=

J，系統(tǒng)重力勢能的減少量△Ep(4)若某同學(xué)作出12v2??圖像如圖丙所示，寫出計算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的表達(dá)式

，并計算出當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度【答案】(1)BC

(2)2.4

(3)0.58

0.60

在誤差允許的范圍內(nèi)，物體A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

(4)g=m1【解析】(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)將打點(diǎn)計時器接到交流電源上，B錯誤；應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計時器工作穩(wěn)定后再釋放物體B，C錯誤；(2)在紙帶上打下計數(shù)點(diǎn)5時的速度為v=21.60+26.402×0.1×10?2m/s=2.4m/s．(3)ΔEk=12(m1+m2)v2=0.58J，系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp=(【典例3】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——利用氣墊導(dǎo)軌裝置]利用氣墊導(dǎo)軌“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上有一裝有長方形擋光片的滑塊，總質(zhì)量為M，滑塊左端由跨過光滑輕質(zhì)定滑輪的細(xì)繩和一質(zhì)量為m的小球相連．導(dǎo)軌上的B點(diǎn)有一光電門，可以測量擋光片經(jīng)過光電門的時間t.實(shí)驗(yàn)時滑塊由A處靜止釋放，用L表示A、B兩點(diǎn)間的距離，d表示擋光片的寬度．

(1)某次實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌的傾角為θ，設(shè)重力加速度為g，則滑塊從A點(diǎn)到通過B點(diǎn)時m和M組成的系統(tǒng)的動能增加量ΔEk=________，系統(tǒng)的重力勢能減少量ΔE(2)設(shè)滑塊經(jīng)過B點(diǎn)的速度為v，某同學(xué)通過改變A、B間的距離L，測得傾角θ=37°時滑塊的v2?L的關(guān)系如圖乙所示，并測得M=0.5m，則重力加速度g=________m/s【答案】(1)(M+m)d22t【解析】(1)滑塊從A處到達(dá)B處時m和M組成的系統(tǒng)動能增加量為：ΔEk=12(M+m)(dt)2=(m+M)d22t2；系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為：ΔEp=mgL?MgLsinθ；(2)m和M組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有：mgL?MgLsin?θ=12(m+M)v2整理得：v2=2mg?2Mgsin?θm+ML結(jié)合v2?L圖像可得：2mg?2Mgsin?θm+M=4.50.50(1)ΔEp=mg?計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度?A.鋼球在A點(diǎn)時的頂端B.鋼球在A點(diǎn)時的球心C.鋼球在A點(diǎn)時的底端(2)用ΔEk=12mv2計算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)為________cm。某次測量中，計時器的示數(shù)為(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：Δ8929.78614.6919.5929.38Δ5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與(4)請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。【答案】(1)B?(2)1.50?1.50?(3)不同意；因?yàn)榭諝庾枇斐搔k小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。

(4)分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和【解析】(1)鋼球下落高度?，應(yīng)測量釋放時鋼球球心到鋼球在A點(diǎn)時的球心之間的豎直距離，故選B。(2)遮光條的寬度d=1.50?cm，鋼球的速度v=dt=1.50?m/s。(3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇斐搔k小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。(4)分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和l，計算ΔEk時，將v折算成鋼球的速度v′=lLv。

【典例5】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——利用力傳感器裝置]為了驗(yàn)證小球在豎直平面內(nèi)擺動過程的機(jī)械能是否守恒，利用如圖(a)裝置，不可伸長的輕繩一端系住一小球，另一端連接力傳感器，小球質(zhì)量為(1)小球第一次運(yùn)動至最低點(diǎn)的過程，重力勢能的減少量ΔEp=________，動能的增加量ΔEk(2)觀察圖(b)中拉力峰值隨時間變化規(guī)律，試分析造成這一結(jié)果的主要原因：_____________________________________________________________________________。(3)試寫出圖(b)中圖像與縱軸截距大小的表達(dá)式：________________________________________________________(用題中所給字母表示)?！敬鸢浮?1)?mg?

(Fm【解析】(1)小球釋放的位置到最低點(diǎn)的高度差為?，小球第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中，重力做正功mg?，故重力勢能減少量為ΔEp=mg?，設(shè)小球第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)時速度大小為v，輕繩拉力和重力的合力提供向心力，由牛頓第二定律及圓周運(yùn)動知識得：Fm?mg=mv2L故小球的動能增加量為：；(2)根據(jù)圖(b)可知，拉力的峰值隨時間的增加而減小，經(jīng)分析可知小球在運(yùn)動過程中受到空氣阻力的作用，機(jī)械能減少，每次經(jīng)過最低點(diǎn)時速度越來越小。(3)對起始點(diǎn)小球受力分析，沿半徑方向合力提供向心力，設(shè)此時細(xì)線與豎直方向夾角為【典例6】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——數(shù)據(jù)處理之1t?H圖象]某同學(xué)設(shè)計出如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，讓小球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中經(jīng)過A點(diǎn)正下方的光電門B時，光電計時器記錄下小球通過光電門時間t，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。

(1)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，該實(shí)驗(yàn)還需要測量下列哪些物理量______

A.小球的質(zhì)量m

B.AB之間的距離H

C.小球從A到B的下落時間tAB

D.小球的直徑d

(2)小球通過光電門時的瞬時速度v=______(用題中所給的物理量表示)。

(3)調(diào)整AB之間距離H，多次重復(fù)上述過程，作出1t2隨H的變化圖象如圖乙所示，當(dāng)小球下落過程中機(jī)械能守恒時，該直線斜率k0=______。

(4)在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)際繪出1t2?H圖象的直線斜率為k(k<k0)，則實(shí)驗(yàn)過程中所受的平均阻力f【答案】(1)BD；(2)dt；(3)2g【解析】(1)A、根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式可知，方程兩邊可以約掉質(zhì)量，因此不需要測量質(zhì)量，故A錯誤；B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，需要測量的是A點(diǎn)到光電門B的距離，故B正確；C、利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，不需要測量下落時間，故C錯誤；D、利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度時，需要知道擋光物體的尺寸，因此需要測量小球的直徑，故D正確。故選：BD。(2)已知經(jīng)過光電門時的時間小球的直徑；則可以由平均速度表示經(jīng)過光電門時的速度；故v=dt；(3)若減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒；則有：mgH=12mv2；即：2gH=(dt)2解得：1t2=2gd2?H，那么該直線斜率k0=2gd2。

(4)乙圖線1t2=kH，因存在阻力，則有：mgH?fH=(1)實(shí)驗(yàn)的主要操作如下：①按圖組裝好實(shí)驗(yàn)器材；②讓滑塊從氣墊導(dǎo)軌上光電門A的右側(cè)某位置由靜止釋放；③記錄遮光條通過光電門A、B所用的時間分別為t1、t④改變光電門B的位置，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。為完成該實(shí)驗(yàn)，還缺少的主要操作是_____________；(2)實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有_____________；①滑塊的長度D；②遮光條的寬度d；③兩個光電門之間的距離L；④滑塊(含遮光條)的質(zhì)量M；⑤鉤碼的質(zhì)量m。(3)對于滑塊(含遮光條)和鉤碼組成的系統(tǒng)，重力勢能的減少量ΔEp=__________；動能的增加量ΔEk(4)實(shí)驗(yàn)小組處理采集的多組數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)系ΔEp?ΔE【答案】(1)把氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平(2)②③④⑤

(3)mgL

12M+md【解析】(1)為了完成實(shí)驗(yàn)，還缺少的主要操作是把氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平；(2)(3)因?yàn)橐?yàn)證機(jī)械能守恒定律，系統(tǒng)重力勢能的減少量為ΔEp=mgL系統(tǒng)動能的增加量為：ΔEk=12M+mv22?v12而v1=【點(diǎn)對點(diǎn)01】利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一水平的氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一滑塊，其質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連。調(diào)節(jié)細(xì)繩的長度使每次實(shí)驗(yàn)時滑塊運(yùn)動到B點(diǎn)處與勁度系數(shù)為k的彈簧接觸時小球恰好落地，測出每次彈簧的壓縮量x，如果在B點(diǎn)的正上方安裝一個速度傳感器，用來測定滑塊到達(dá)B點(diǎn)的速度，發(fā)現(xiàn)速度v與彈簧的壓縮量x成正比，作出速度v隨彈簧壓縮量x變化的圖象如圖乙所示，測得v?x圖象的斜率k′=kM。在某次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)沒有開啟速度傳感器，但測出了A、B兩點(diǎn)間的距離為L，彈簧的壓縮量為x0，重力加速度用g表示，則：

(1)滑塊從A處到達(dá)B處時，滑塊和小球組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為△Ek=______，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為△Ep=______，在誤差允許的范圍內(nèi)，若△Ek=△Ep則可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。(用題中字母表示)

(2)在實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)測得M=m=1kg，彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m，并改變A【答案】(1)kx02(M+m)2M；【解析】(1)v?x圖象的斜率k′=kM，即v0x0=kM，則滑塊剛接觸彈簧時的速度為v0=x0kM，故系統(tǒng)的動能增加量為△Ek=12(M+m)

v02=【點(diǎn)對點(diǎn)02】在用打點(diǎn)計時器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m=1.00?kg的重物自由下落，打點(diǎn)計時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為第一個點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個點(diǎn)．已知打點(diǎn)計時器每隔0.02?s打一個點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間取9.80?m/s2，那么：

(1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到________點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；(2)從O點(diǎn)到(1)問中所取的點(diǎn)，重物重力勢能的減少量ΔEp=________J，動能增加量ΔEk=(3)若測出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及物體下落的高度?，則以v22為縱軸、以?為橫軸畫出的圖象是圖中的________【答案】B；1.88；1.84；A【解析】(1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時，我們驗(yàn)證的是減少的重力勢能△Ep=mg?和增加的動能△Ek=12mv2之間的關(guān)系，所以我們要選擇能夠測?和v的數(shù)據(jù)．故選B點(diǎn)．(2)減少的重力勢能為：△Ep=mg?=1×9.8×19.2×10?2=1.88J，【點(diǎn)對點(diǎn)03】用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證質(zhì)量為m1的物塊A、質(zhì)量為m2的物塊B組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，B從高處由靜止開始下落，A上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m1=50g，m2=150g，打點(diǎn)計時器的頻率為50Hz。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(1)在紙帶上打下計數(shù)點(diǎn)5(2)在打下計數(shù)點(diǎn)0到計數(shù)點(diǎn)5的過程中系統(tǒng)動能的增量ΔEk=______J，系統(tǒng)勢能減少量ΔEp=______J(3)若某同學(xué)作出v22??圖像如圖丙所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=【答案】(1)2.4

(2)0.58；0.59【解析】(1)在紙帶上打下計數(shù)點(diǎn)5時的速度。(2)在打下第“0”點(diǎn)到打下第“5”點(diǎn)的過程中系統(tǒng)動能的增量，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=(m2?m1)g?5=0.1×9.8×(38.40+21.60)×10【點(diǎn)對點(diǎn)04】某同學(xué)用如圖所示裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．

(1)除了提供圖中的器材，實(shí)驗(yàn)室還需要準(zhǔn)備下列器材_________.(多選)A.游標(biāo)卡尺

B.秒表

C.天平

D.彈簧秤(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：其中不妥當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E是_________.(填寫步驟序號)A.將導(dǎo)軌調(diào)至水平B.測出遮光條的寬度dC.測出鉤碼質(zhì)量m和帶長方形遮光條的滑塊總質(zhì)量MD.將滑塊移至圖示A位置，測出遮光條到光電門的距離LE.釋放滑塊，然后開啟氣泵，讀出遮光條通過光電門的擋光時間t(3)在實(shí)驗(yàn)操作正確的前提下，滑塊從A靜止釋放運(yùn)動到光電門B的過程中，系統(tǒng)的重力勢能減少量為______，若系統(tǒng)符合機(jī)械能守恒定律，測得的物理量應(yīng)滿足的關(guān)系式為___________.(用(2)中給出的字母表示)(4)該實(shí)驗(yàn)小組在研究中發(fā)現(xiàn)利用該裝置可以測量帶長方形遮光條滑塊的總質(zhì)量M.實(shí)驗(yàn)小組多次改變光電門的位置，且每次都將滑塊從同一點(diǎn)A靜止釋放，測出相應(yīng)的L與t值，完成實(shí)驗(yàn)后，某同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出1t2?L圖像，測得直線的斜率為k，已如鉤碼的質(zhì)量m，遮光條的寬度d，重力加速度g，則滑塊總質(zhì)量M的表達(dá)式為___________【答案】(1)AC；(2)E；(3)mgL；mgL=12(M+m)(【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)是通過實(shí)驗(yàn)測量出滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)減少的重力勢能和增加的動能來驗(yàn)證機(jī)械能守恒的。實(shí)驗(yàn)需要用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度；數(shù)字計時器可以記錄通過光電門的時間；重力勢能和動能都與質(zhì)量有關(guān)，需測量質(zhì)量；故實(shí)驗(yàn)室還需要準(zhǔn)備游標(biāo)卡尺和天平。故選：AC。(2)基本實(shí)驗(yàn)步驟如下：

先測出遮光條寬度d，鉤碼質(zhì)量m和帶長方形遮光條的滑塊總質(zhì)量M，遮光條到光電門的距離L；將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，再將滑塊移至圖示A位置；開啟氣泵，然后釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的擋光時間t；最后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算出系統(tǒng)減少的重力勢能和增加動能。綜上所述，不妥當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E是E。(3)滑塊從A靜止釋放運(yùn)動到光電門B的過程中，系統(tǒng)的重力勢能減少量為：ΔEp=mgL，利用遮光條通過光電門的平均熟讀代替瞬時速度：v=dt，系統(tǒng)增加的動能為：ΔEk=12(m+M)v2，若系統(tǒng)符合機(jī)械能守恒定律，則ΔEp=ΔE【點(diǎn)對點(diǎn)05】如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過輕質(zhì)細(xì)繩繞過輕質(zhì)動滑輪與拉力傳感器相連，動滑輪下懸掛質(zhì)量為m的鉤碼，滑塊上遮光條寬度為d。實(shí)驗(yàn)時，滑塊由靜止釋放，測得遮光條通過光電門的時間為Δt，拉力傳感器的讀數(shù)為F。

(1)某同學(xué)在“探究繩子拉力對滑塊做功與滑塊動能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時，記錄滑塊的初位置與光電門的距離L及擋光條通過光電門的時間，測得多組L和值。應(yīng)用圖象法處理數(shù)據(jù)時，為了獲得線性圖象應(yīng)作______圖象(選填“L?1Δt”、“L?1(Δt)2”或“L?(2)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：繩子拉力F做的功總大于滑塊動能的變化量。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量準(zhǔn)確，出現(xiàn)該情況的可能原因是______；

A.鉤碼質(zhì)量m未遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M

B.滑塊運(yùn)動過程中克服阻力做功

C.氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)節(jié)水平

D.沒有考慮動滑輪的質(zhì)量

(3)若用上述裝置研究系統(tǒng)(含滑塊、鉤碼)機(jī)械能守恒，設(shè)滑塊由靜止開始的釋放點(diǎn)與光電門的距離為L、擋光條通過光電門的時間為Δt，則滿足關(guān)系式______(用已知量符號表示)時，運(yùn)動過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒?！敬鸢浮?1)L?1(Δt)2；Md【解析】(1)滑塊通過光電門的速度v=dΔt，根據(jù)動能定理可知FL=12M(dΔt)2，解得L=Md22F·1(Δt)2，故為了獲得線性圖象應(yīng)作L?1(Δt)2圖象，斜率為k=Md22F；(2)A.小車受到的拉力時通過拉力傳感器獲得的，與鉤碼的質(zhì)量和小車質(zhì)量無關(guān)，故A【點(diǎn)對點(diǎn)06】某同學(xué)利用如圖裝置來研究機(jī)械能守恒問題，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)．A、B是質(zhì)量均為m的小物塊，C是質(zhì)量為M的重物，A、B間由輕彈簧相連，A、C間由輕繩相連．在物塊B下放置一壓力傳感器，重物C下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連．當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時，就觸發(fā)速度傳感器測定此時重物C的速度．整個實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.實(shí)驗(yàn)操作如下：

(1)開始時，系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，細(xì)繩拉直但張力為零．現(xiàn)釋放C，使其向下運(yùn)動，當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時，觸發(fā)速度傳感器測出C的速度為v．

(2)在實(shí)驗(yàn)中保持A，B質(zhì)量不變，改變C的質(zhì)量M，多次重復(fù)第(1)步．

①該實(shí)驗(yàn)中，M和m大小關(guān)系必需滿足M______m(選填“小于”、“等于”或“大于”)

②為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系，每次測重物的速度時，其已下降的高度應(yīng)______(選填“相同”或“不同”)

③根據(jù)所測數(shù)據(jù)，為得到線性關(guān)系圖線，應(yīng)作出______(選填“v2?M”、“v2?1M”或“v2?1M+m”)圖線．

④根據(jù)③問的圖線知，圖線在縱軸上截距為【答案】大于

相同

v2?【解析】①根據(jù)題意，確保壓力傳感器的示數(shù)為零，因此彈簧要從壓縮狀態(tài)到伸長狀態(tài)，那么C的質(zhì)M要大于A的質(zhì)量m；②要剛釋放C時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，若使壓力傳感器為零，則彈簧的拉力為：F=mg，

因此彈簧的形變量為：△x=△x1+△x2=mgk+mgk=2mgk；不論C的質(zhì)量如何，要使壓力傳感器示數(shù)為零，則A物體上升了2mgk，則C下落的高度為2mgk，即C下落的高度總相同；③選取【點(diǎn)對點(diǎn)07】圖甲為在氣墊導(dǎo)軌上驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，將導(dǎo)軌調(diào)至水平，滑塊裝有寬度為d的遮光條，滑塊包括遮光條總質(zhì)量為M。細(xì)繩下端掛鉤碼，鉤碼的質(zhì)量為m。靜止釋放滑塊，在鉤碼作用下先后通過兩個光電門，用光電計時器記錄遮光條通過光電門1和2各自的時間，可以計算出滑塊通過光電門的速度v1和v2，用刻度尺測出兩個光電門之間的距離x，重力加速度為g。

(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙，則d=_____cm。(2)寫出滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式__________(用題中給出的物理量表示)。(3)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母)．A.滑塊必須在同一個位置靜止釋放

B.應(yīng)使滑塊的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量C.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>

D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行(4)增加繩子下端鉤碼碼的個數(shù)，作出1v22?v12?【答案】

(1)0.660

(2)mgx=12(M+m)(v22【解析】(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，分度值為0.05mm，主尺：0.6cm，游標(biāo)尺：對齊的是12，所以讀數(shù)為：12×0.05mm=0.60mm=0.060cm，故遮光條寬度為：d=0.6cm+0.060cm=0.660cm。(2)滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中，系統(tǒng)重力勢能的減少量：△Ep=mgx系統(tǒng)動能的增加量：△Ek=12(M+m)(v22?v12)。系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式：mgx=12(M+m)(v22?v12)。(3)A、實(shí)驗(yàn)所求滑塊與鉤碼動能的增加量：△EK=1【點(diǎn)對點(diǎn)08】“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖甲或乙所示的方案來進(jìn)行．(1)比較這兩種方案，________(填“甲”或“乙”)方案好些．

(2)圖丙是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，測得相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖中所示，已知相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T=0.1s.物體運(yùn)動的加速度a=________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；該紙帶是采用________(填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的．

(3)如圖丁所示是采用甲方案時得到的一條紙帶，在計算圖中打N點(diǎn)時重錘的速度時，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行，其中正確的是________．

A.νN=gnT

BC.νN=2gdn+1【答案】(1)甲；(2)4.8；乙；(3)B?！窘馕觥?1)機(jī)械能守恒的前提是只有重力做功，實(shí)際操作的方案中應(yīng)該使摩擦力越小越好，故甲方案好一些；(2)采用逐差法求解加速度xDE?xBC=2a1T2，xCD?xAB=2a2T2，a=a1【點(diǎn)對點(diǎn)09】某同學(xué)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。弧形軌道末端水平，離地面的高度為H。將鋼球從軌道的不同高度?處靜止釋放，鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為s。(1)若軌道完全光滑，s2與?的理論關(guān)系應(yīng)滿足s2=

(用H、?(2)該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示：?(10?12.003.00

3.894.005.006.002.625.206.537.78請?jiān)趫D2坐標(biāo)紙上作出s2??關(guān)系圖。

(3)對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計算得到的s2??關(guān)系圖線(圖2中已畫出)，自同一高度靜止釋放的鋼球，水平拋出的速率